Wyobraź sobie 100-milionową masę skał, ziemi, błota i drzew zsuwającą się z góry w odległości 30 mil od dużego miasta i nikt nie wie, że stało się to dopiero kilka dni później.
Tak było po tym, jak Tajfun Morakot uderzył w Tajwan w 2009 roku, zrzucając około 100 cali deszczu w południowych regionach wyspy w ciągu 24 godzin. Znany jako osuwisko Xiaolin, nazwany od wioski, w której uderzył i zatarł, gruby dywan z resztek porzucił 400 ludzi i zatkał pobliską rzekę. Choć zaledwie godzinę jazdy samochodem od zatłoczonego miasta Tainan urzędnicy nie wiedzieli o osuwisku przez dwa dni.
„Być tak blisko i nie wiedzieć, że wydarzyło się coś katastrofalnego, jest po prostu niesamowite”, zauważa Colin Stark, geomorfolog z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty (LDEO). Ale teraz „sejsmologia pozwala nam raportować o takich zdarzeniach w czasie rzeczywistym”. Badania opublikowane w zeszłym tygodniu w Science przez Starka i głównego autora Görana Ekströma, sejsmologa LDEO, pokazują, że naukowcy uzbrojeni w dane z Globalnej Sieci Sejsmograficznej mogą nie tylko wskazać gdzie nastąpił duży osunięcie się ziemi, ale może także ujawnić, jak szybko podróżowała ubijana masa, jak długo się skończyła, jej orientacja w krajobrazie i ile przemieszczonego materiału.
Wszystko to można zrobić zdalnie, bez konieczności odwiedzania osuwiska. Co więcej, można to zrobić szybko, w przeciwieństwie do bardziej żmudnych metod zwykle stosowanych do oceny właściwości osuwiska. W przeszłości naukowcy musieli czekać na doniesienia o osuwiskach, aby je odfiltrować, a po powiadomieniu szukali zdjęć i zdjęć satelitarnych slajdu. Jeśli mogli, koordynowali wyprawy na język osuwiska - długo po wydarzeniu - aby oszacować masę naruszonej skały.
Ale nowa metoda dostosowuje wykrywanie i opisywanie osuwisk do sposobu, w jaki naukowcy obecnie śledzą trzęsienia ziemi z daleka. Tak jak sejsmometry drżą, gdy energia z silnego trzęsienia uderza w ich lokalizacje, umożliwiając sejsmologom określenie dokładnej lokalizacji, głębokości i kierunku zerwania, a także ilości energii uwalnianej podczas trzęsienia oraz ślizgających się wzdłuż siebie płyt tektonicznych, tak samo sejsmometry poruszają się podczas osuwiska. Drżenie to nie szaleńcze drgania typowe dla sejsmografów trzęsień ziemi lub wybuchów - sygnatury są długie i kręte.
Ekström i współpracownicy spędzili wiele lat przeczesując szereg danych sejsmicznych w poszukiwaniu niezwykłych podpisów, których nie można przypisać typowym trzęsieniom ziemi. Wcześniej ich praca nad sygnaturami sejsmicznymi w martwej tektonicznie Grenlandii sklasyfikowała nowy rodzaj wstrząsów, zwany „trzęsieniami ziemi o lodowcach”. Jednak genezę ostatnich badań nad osuwiskami można przypisać Typhoon Morakot.
Po burzy, która nawiedziła Tajwan, Ekström zauważył coś dziwnego na globalnych mapach sejsmicznych - ich poruszenia wskazywały, że gdzieś na wyspie miało miejsce trzęsienie wydarzeń, każde z trzęsieniem ziemi o sile przekraczającej 5 wielkości „Początkowo żadna inna agencja nie wykryła ani nie zlokalizowała czterech zdarzeń, które znaleźliśmy, więc wydawało się bardzo prawdopodobne, że wykryliśmy coś wyjątkowego” - wyjaśnił Ekström. Kilka dni później zaczęły napływać doniesienia o osuwiskach - w tym o potworze, który przetoczył się przez Xiaolin - potwierdzając hipotezę naukowców na temat źródła wydarzeń.
Widok gruzu tajwańskiej osuwiska Xiaolin. (Zdjęcie: David Petley) Wyposażeni w dane sejsmiczne z osuwiska Xiaolin, autorzy opracowali algorytm komputerowy do wyszukiwania charakterystycznych sygnatur sejsmicznych dużych osuwisk w poprzednich rejestrach i po ich wystąpieniu. Po zebraniu informacji z 29 największych osuwisk, które miały miejsce na świecie w latach 1980–2012, Ekström i Stark zaczęli dekonstruować energie i amplitudy fal sejsmicznych, aby dowiedzieć się więcej na ich temat.
Wiodące zasady ich metody można prześledzić według trzeciej zasady ruchu Newtona: dla każdej akcji występuje równa i przeciwna reakcja. „Na przykład, kiedy skała spada ze zbocza góry, szczyt staje się nagle jaśniejszy”, wyjaśnia Sid Perkins z ScienceNOW . Góra „wznosi się w górę i od spadającej skały, generując początkowe ruchy gruntu, które ujawniają rozmiar osuwiska, a także kierunek jego podróży”.
Przeglądając wszystkie swoje analizy, Ekström i Stark stwierdzili, że niezależnie od tego, czy osunięcie się ziemi zostało wywołane przez wybuchający wulkan, czy skarpę nasyconą wodą deszczową, charakterystyka osuwiska zależy od długości zbocza góry, które urwało się, aby rozpocząć osunięcie się ziemi. Ta spójność wskazuje na dotychczas nieuchwytne ogólne zasady, które kierują zachowaniami osuwisk, które pomogą naukowcom lepiej ocenić przyszłe zagrożenia i ryzyko związane z nieudanymi stokami.
Dla tych, którzy studiują osuwiska, artykuł jest przełomowy z innego powodu. David Petley, profesor na Uniwersytecie Durham w Wielkiej Brytanii, pisze na swoim blogu, że „mamy teraz technikę, która umożliwia automatyczne wykrywanie dużych osuwisk. Biorąc pod uwagę, że występują one zwykle w bardzo odległych obszarach, często nie są zgłaszane. ”
Petley, który bada dynamikę osuwisk, napisał artykuł towarzyszący artykułowi Ekströma i Starka, również opublikowanym w Science, który przedstawia nieco perspektywę nowych wyników. Zauważa, że „technika obecnie wykrywa duże, szybkie osuwiska o rząd wielkości, co wymaga znacznej pracy, na przykład przy zdjęciach satelitarnych w celu odfiltrowania zdarzeń fałszywie dodatnich. Niemniej jednak otwiera drogę do prawdziwego globalnego katalogu lawin skalnych, który pozwoli lepiej zrozumieć dynamikę obszarów górskich. Może także umożliwiać wykrywanie w czasie rzeczywistym dużych osuwisk blokujących doliny, zapewniając system ostrzegania dla zagrożonych społeczności w dole rzeki. ”
Widoki przed i po lądach, które ześlizgnęły się w 2010 roku na lodowcu Siachen w północnym Pakistanie. (Zdjęcie: Science / Ekström and Stark) Wgląd uzyskany metodą Ekströma i Starka jest łatwo widoczny w uderzającym przykładzie osuwiska, które miało miejsce w północnym Pakistanie w 2010 roku. Zdjęcia satelitarne przepływu gruzu, które rozprzestrzeniają się na bokach lodowca Siachen, sugerują, że zdarzenie to wywołało jeden, może dwa odcinki awarii stoku. Jednak Ekström i Stark pokazują, że szczątki ześlizgnęły się z siedmiu dużych osuwisk w ciągu kilku dni.
„Ludzie rzadko widzą duże osuwiska; zazwyczaj widzą tylko następujące skutki ”, zauważa Ekström. Ale dzięki niemu i jego współautorowi naukowcy z całego świata mogą teraz szybko po raz pierwszy rzucić okiem.
